KR101541424B1 - 세장부재 벤딩 장치 및 방법, 그를 이용한 트랜스퍼 덕트 제조 방법 - Google Patents

Abstract

그 내부로 냉각재가 관류하는 다수의 파이프가 연결되어 구성된 만곡부를 가지는 실린더형 트랜스퍼 덕트를 제작 방법이 개시된다. 방법은 한 쌍의 파이프를 핀을 매개로 길이 방향을 따라 연결하여 단위 파이프 조립체를 형성하는 단계, 단위 파이프 조립체를 가동성 벤딩 공구 및 카운터 공구 사이로 추진하는 단계, 가동성 벤딩 공구를 일정 위치로 이동시켜 세장 부재를 일정 곡률로 가압함과 동시에 가동성 공구 및 카운터 공구에 마련된 경사면에 의해 세장 부재의 표면이 슬라이딩 접촉되어 세장 부재를 일정의 비틀림 각도를 가지도록 벤딩하는 단계, 및 벤딩 단계에서 벤딩된 단위 파이프 조립체를 연결하여 만곡부를 갖는 실린더형 덕트를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

세장부재 벤딩 장치 및 방법, 그를 이용한 트랜스퍼 덕트 제조 방법{APPARATUS AND METHOD OF BENDING LONG WORK PIECE, METHOD OF MANUFACTURING TRANSFER DUCT USING THE SAME}

본 발명은 횡단면에 비하여 길이가 긴 부재(이하 '세장 부재'라 침항)를 비틀림 형태와 일정 곡률 반경을 가지는 형태를 동시에 가지도록 가공하는 세장 부재 벤딩 장치 및 방법에 관한 것이며, 그를 이용한 트랜스퍼 덕트 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가스화 복합 (IGCC: Integrated Gasfication Combined Cycle) 발전소는 석탄과 같은 탄화수소 공급 원료로부터 에너지를 비교적 청정하게 또는 효율적으로 발생시킬 수 있다.

IGCC 기술은 탄화수소 공급 원료를 가스화기안에서 산소와 반응시켜 가스 혼합물, 즉 합성 가스로 전환시킬 수 있다.

가스화기는 외부 압력 용기와 외부 압력 용기 내부에 구비되어 가스화 반응 영역을 에워싸는 대략 원통형의 내부 트랜스퍼 덕트를 포함한다.

트랜스퍼 덕트는 외부 압력 용기를 고온의 반응 온도로부터 보호하는 것으로서, 보일러 노의 수냉벽과 같이 일련의 튜브들로 제조된다.

석탄 및 산소 등이 주로 수소 및 일산화탄소로 이루어진 합성가스를 형성하도록 가스화기의 가스화 영역으로 주입된다.

석탄 내의 미네랄 물질은 트랜스퍼 덕트의 뜨거운 표면의 내측을 따라서 가스화기의 바닥부에 있는 물 수용부로 흘러내리는 용융 슬래그를 형성한다.

이와 같이 가스화기 내에서 냉각된 합성가스는 합성가스 냉각기로 유입되어 저온으로 냉각되면서 고압 스팀과 중압 스팀을 발생시킨다.

합성가스 냉각기는 그 내부로 합성가스를 통과하도록 길이가 긴 외부용기를 포함하며, 외부용기의 내부에 예컨대, 냉각재를 순환시키는 트랜스퍼 덕트가 채용될 수 있다.

상술한 바와 같이 가스화기 또는 합성가스 냉각기 내에 채용되는 트랜스퍼 덕트는 다수의 파이프가 평행하게 배치되어 상호 연결된 대략 실린더 형상을 가지며, 트랜스퍼 덕트는 만곡부를 가지는 실린더 형상을 가질 수 있다.

이와 같은 만곡부를 가지는 실린더 형상을 가지는 트랜스퍼 덕트의 제조 과정은 핀을 매개로 한 쌍의 파이프가 연결되어 구성된 단위 파이프 조립체를 1차적으로 일정 곡률 반경을 가지도록 절곡시킨 다음 벤딩된 단위파이프 조립체를 2차적으로 틸팅시켜 일정 곡률 반경을 가지고 틸트된 벤딩품을 형성한다.

다음, 벤딩된 단위 파이프 조립체를 각각 길이 방향을 따라 접합하여 만곡된 실린더 형의 트랜스퍼 덕트를 형성한다.

종래의 트랜스퍼 덕트는 상술한 바와 같이 벤딩품을 형성하기 위하여 단위 파이프 조립체를 1차적으로 일정 곡률 반경을 가지도록 벤딩하고, 1차적으로 벤딩된 단위 파이프 조립체를 2차적으로 가압하여 틸팅된 형태를 가지도록 벤딩한다.

즉, 1차 벤딩 시 단위 파이프의 조립체를 구성하는 한 쌍의 파이프를 수평 상태로 유지하고 핀 모양의 홈이 형성된 벤딩 다이를 이용하여 소정의 곡률 반경을 가지도록 벤딩하고, 2차 벤딩 시 평탄한 롤러 모양의 벤딩 공구를 사용하여 일정 곡률 반경을 가지도록 벤딩된 벤딩품이 뒤틀림 형태를 가지도록 벤딩한다.

이와 같이 종래의 트랜스퍼 덕트는 단위 파이프 조립체 벤딩 과정이 2차 공정을 취함에 따라 공정수가 증가하는 문제점이 있다.

또한, 1차 벤딩된 파이프의 형상을 잡아주면서 2차적으로 틸팅 형태로 벤딩함에 따라 최종품의 치수가 변경될 수 있으며, 치수 변경 시 별도의 물리적인 힘(예컨대, 유압잭에 의함)을 가하여 벤딩품을 수정해야만 하는 문제점이 있다.

KR 2010-0029396 (공개일 2010.03.17)

본 발명의 목적은 횡단면에 비하여 길이기 길게 형성된 세장부재를 일정 곡률 반경을 가지도록 벤딩하는 것과 일정 각도로 틸트된 상태로 벤딩하는 것을 하나의 공정을 통해 수행하는 세장부재 벤딩 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 벤딩 다이의 구조가 개선되어 파이프 단위 조립체를 일정의 곡률 반경을 가지며 일정 기울기로 틸트된 상태로 벤딩되는 작업이 동시에 이루어지도록 구성된 트랜스퍼 덕트의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 관점을 따르면, 단면적에 비하여 길이가 긴 부재(세장부재)를 벤딩하는 벤딩 장치에 있어서, 상기 세장 부재가 이동되는 동안 일정 위치로 이동하여 상기 세장 부재를 일정 곡률을 가지도록 가압하는 가동성 벤딩 공구, 및 상기 가동성 벤딩 공구의 맞은편 쪽에 고정적으로 배치되어 상기 세장부재를 지지하는 카운터 공구를 포함하며, 상기 가동성 벤딩 공구는 상기 세장 부재를 일정의 비틀림 각도로 가공하도록 상기 세장부재의 길이 방향측 표면과 슬라이딩 가능케 접촉되는 벤딩 경사면을 포함하고, 상기 카운터 공구는 상기 벤딩 경사면과 대응된 카운터 경사면을 갖는 카운터 공구를 포함하는 세장부재 벤딩 장치가 제공된다.

상기 가동성 벤딩 공구는 구동 장치를 통하여 이동 가능한 가동축에 의해 지지되는 적어도 하나의 벤딩 롤러를 포함할 수 있다.

상기 카운터 공구는 상기 벤딩 롤러와 마주하며 일정 위치로 고정된 고정축에 의해 회전가능케 지지되는 적어도 하나의 다이 롤러를 포함할 수 있다.

상기 벤딩 경사면은 상기 벤딩 롤러의 외주를 따라 상기 가동축에 대하여 일정 각도로 하향 또는 상향 경사지게 형성되고, 상기 카운터 경사면은 상기 다이 롤러의 외주를 따라 상기 가동 경사면과 대응되게 경사지게 형성될 수 있다.

상기 벤딩 경사면 및 상기 카운터 경사면에는 상기 세장부재의 외부 윤곽에 대응하는 홈이 형성될 수 있다.

상기 가동성 벤딩 공구는 일정 간격을 두고 배치된 두 개의 벤딩 롤러를 포함하고, 상기 카운터 공구는 상기 두 개의 벤딩 롤러와 마주하며 상기 두 개의 벤딩 롤러 사이에 배치된 하나의 다이 롤러를 포함하고, 상기 벤딩 롤러는 상기 벤딩 롤러의 중심 및 상기 벤딩 롤러의 중심과의 거리가 좁아지게 직선 이동하도록 구성될 수 있다.

상기 가동성 벤딩 공구는 상기 가동축이 일정 각도로 회전 이동 가능케 배치된 하나의 벤딩 롤러를 포함하고, 상기 카운터 공구는 벤딩 롤러의 맞은편 쪽에 고정적으로 배치된 다이 롤러를 포함하고, 벤딩 롤러의 일측에 고정적으로 배치되어 상기 세장 부재를 지지하는 접촉 롤러를 더 포함할 수 있다.

서로 다른 벤딩 경사면 및 카운터 경사면을 가지는 복수의 가동성 벤딩 공구 및 상기 카운터 공구가 구비되어 상기 세장 부재가 요구하는 상기 비틀림 각도에 따라 변경 채용될 수 있다.

상기 세장 부재는 파이프 또는 바아를 포함할 수 있으며, 상기 세장 부재는 핀을 매개로 길이 방향을 따라 연결된 한 쌍의 파이프를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점을 따르면, 단면적에 비하여 길이가 긴 부재(세장부재)를 벤딩하는 벤딩 방법에 있어서, 상기 세장 부재는 가동성 벤딩 공구 및 카운터 공구 사이를 통과하는 동안 상기 가동성 벤딩 공구를 일정 위치로 이동시켜 상기 세장 부재가 일정 곡률로 가압됨과 동시에 상기 가동성 공구 및 상기 카운터 공구에 마련된 경사면에 상기 세장 부재의 표면이 접촉되어 일정의 비틀림 각도를 가지도록 벤딩되는 세장부재의 벤딩 방법이 제공된다.

가동성 벤딩 공구는 상기 일정 위치로 이동 가능한 가동축에 회전 가능하게 지지되며 그 외주가 상기 가동축에 대하여 상기 세장 부재의 비틀림 각도로 기울어지게 형성된 적어도 하나의 벤딩 롤러를 포함하고, 상기 카운터 공구는 상기 일정 위치에 고정적으로 배치되는 고정축에 의해 회전가능하게 지지되고, 그 외주가 상기 고정축에 대하여 상기 벤딩 롤러의 외주면과 대응되게 경사지게 형성된 적어도 하나의 다이 롤러를 포함할 수 있다.

상기 벤딩 롤러의 외주면은 상기 고정축에 대하여 상향 또는 하향 경사지게 형성하고, 상기 다이 롤러는 상기 벤딩 롤러의 외주면과 대응되게 경사지게 형성할 수 있다.

상기 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러의 외주면에는 상기 세장 부재의 외부 윤곽과 대응하는 홈을 형성할 수 있다.

상기 세장 부재는 파이프, 바아, 또는 핀을 매개로 연결된 한 쌍의 파이프를 포함할 수 있다.

상기 가동성 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러는 상기 세장부재의 상기 비틀림 각도에 따라 상기 외주면의 경사각이 다양하게 제공되어 상기 세장 부재의 요구되는 비틀림 각도에 따라 상기 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러가 변경 채용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점을 따르면, 한 쌍의 파이프를 핀을 매개로 길이 방향을 따라 연결하여 단위 파이프 조립체를 형성하는 단계, 상기 단위 파이프 조립체를 가동성 벤딩 공구 및 카운터 공구 사이로 추진하는 단계, 상기 가동성 벤딩 공구를 일정 위치로 이동시켜 상기 세장부재를 일정 곡률로 가압함과 동시에 상기 가동성 공구 및 상기 카운터 공구에 마련된 경사면에 의해 상기 세장 부재의 표면이 접촉되어 상기 세장 부재를 일정의 비틀림 각도를 가지도록 벤딩하는 단계, 및 상기 벤딩 단계에서 벤딩된 상기 단위 파이프 조립체를 연결하여 만곡부를 갖는 실린더형 덕트를 형성하는 단계를 포함하는 트랜스퍼 덕트 제조방법이 제공된다.

상기 가동성 벤딩 공구는 상기 일정 위치로 이동 가능한 가동축에 회전 가능하게 지지되며 그 외주가 상향 또는 하향으로 기울어지게 형성된 적어도 하나의 벤딩 롤러를 포함하고, 상기 카운터 공구는 상기 일정 위치에 고정적으로 배치되는 고정축에 의해 회전가능하게 지지되고, 그 외주가 상기 고정축에 대하여 상기 벤딩 롤러의 외주면과 대응되게 경사지게 형성된 적어도 하나의 다이 롤러를 포함하며, 상기 벤딩 롤러를 일정 위치로 이동시켜 상기 세장 부재를 일정 곡률 및 일정 비틀림 각도로 벤딩할 수 있다.

상기 벤딩 롤러의 외주면은 상기 가동축에 대하여 상향 또는 하향 경사지게 형성하고, 상기 다이 롤러는 상기 벤딩 롤러의 외주면과 대응되게 경사지게 형성할 수 있다.

상기 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러의 외주면에는 상기 세장 부재의 외부 윤곽과 대응하는 홈이 형성될 수 있다.

상기 가동성 벤딩 공구 및 상기 카운터 공구는 상기 세장부재의 상기 비틀림 각도에 따라 경사 각도가 다른 벤딩 경사면 및 카운터 경사면을 갖도록 다양하게 제공되고, 상기 세장 부재의 비틀림 각도에 따라 상기 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러가 변경 채용될 수 있다.

상기 파이프는 자동 용접에 의해 결합되어 상기 단위 파이프 조립체를 이룰 수 있다.

상기 자동 용접은 플라즈마 용접 방식에 의할 수 있다.

상기 실린더형 덕트의 내부에는 고온의 유체가 통과할 수 있다.

상기 파이프의 내부에는 상기 고온의 유체를 냉각시키는 냉각제가 관류할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예를 따르면, 세장부재을 원하는 곡률 반경을 가지도록 구부리는 공정 및 일정 각도로 틸트된 상태로 가공하는 공정을 하나의 공구를 통해 동시에 수행함에 따라 벤딩 작업수를 단순화하고, 벤딩품 치수의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 IGCC 발전소의 가스화 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ표시부에 적용된 트랜스퍼 덕트의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예를 따른 세장부재 (단위 파이프 조립체)의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예를 따른 세장부재 (단위 파이프 조립체)가 절곡된 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 세장부재 (단위 파이프 조립체)의 벤딩 장치를 도시한 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예를 따른 세장부재 벤딩장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예를 따른 세장부재 벤딩장치의 동작 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5B의 선 Ⅵ-Ⅵ를 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예를 따른 트랜스퍼 덕트 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 따른 세장부재 벤딩 장치의 구성을 도시한 평면도이다.

아래의 설명에서, 세장부재는 그 횡단면에 비하여 직교되는 축 방향을 따라 길이가 길게 제작된 모든 부재를 의미하는 것으로서, 파이프, 로드(Rod), 바(Bar)와 같은 모든 부재를 지칭한다. 아래의 설명에서는 편의상 파이프, 예컨대 두 개의 파이프가 길이 방향을 따라 연결되어 그 횡단면이 장변 및 단변을 포함하여 대략적인 장방형을 가지는 단위 파이프 조립체의 벤딩에 대해 언급될 것이다.

또한, 아래의 설명에서 표현 '장방형'은 길이가 긴 장변이 대략적으로 서로 마주하고, 길이가 짧은 단변이 대략적으로 마주하는 횡단면 형태를 정의하는 것으로서, 직각 사각형과 같이 장변 및 단변이 반드시 직선 형태를 가지는 것은 아니며, 전체적인 윤곽이 길게 형성된 장변과 장변에 대하여 상대적으로 짧은 단변을 가지는 모든 형태를 포괄하는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 IGCC 발전소의 가스화 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 석탄 가스화 복합 발전(IGCC) 기술을 이용한 가스화장치(1)는 탄화 수소 공급 원료를 예컨대, 산소와 반응시켜 가스 혼합물, 즉 합성 가스로 전환시키는 가스화기(3)와, 가스화기(3)로부터 배출되는 고온의 합성가스를 냉각시켜 고압 스팀 및 중압 스팀을 발생시키는 냉각기(5)를 포함한다.

가스화기(3) 및 냉각기(5)는 트랜스퍼 덕트(10)를 통하여 연결된다. 트랜스퍼 덕트(10)는 다수의 파이프를 길이 방향을 따라 대략 원형으로 연결하여 실린더형 덕트로 이루어진 것으로서 일정 곡률을 가지는 만곡부(11)을 포함할 수 있다.

도 2는 도 1의 Ⅱ표시부에 적용된 트랜스퍼 덕트의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 트랜스퍼 덕트(10)는 그 내부에 냉각제가 관류하는 다수의 파이프(12)를 길이 방향을 따라 연결하여 실린더형태로 제작된다. 트랜스퍼 덕트(10)는 일정 곡률 반경으로 만곡된 만곡부(11)를 가진다.

이와 같이 트랜스퍼 덕트(10)가 만곡된 형태를 취함에 따라 트랜스퍼 덕트(10)의 파이프(12)는 일정 곡률을 가진다. 또한, 트랜스퍼 덕트(10)의 원주 방향을 따르는 부분, 예컨대 A부분 B부분에서 서로 다른 비틀림 각도를 가질 것을 요구한다.

도 3a는 본 발명의 일 실시 예를 따른 단위 파이프 조립체의 구성을 도시한 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시 예를 따른 단위 파이프 조립체가 절곡된 상태를 도시한 사시도이다.

도 3a를 참조하면, 파이프는 트랜스퍼 덕트의 작업 공수를 간략화하기 위하여 파이프(12)의 길이 방향을 따라 핀(13)을 마련하고, 두 개의 파이프(12)를 핀(13)을 매개로 연결하여 단위 파이프 조립체(15)로 제공될 수 있다.

서로 인접하는 핀(13) 사이를 플라즈마 용접기와 같은 자동 용접을 통하여 두 개의 파이프(12)가 연결될 수 있다.

이와 같이 조립된 단위 파이프 조립체(15)는 그 횡단면 윤곽이 마주하는 2개의 장변(S1)과, 마주하는 2개의 단변(S2)을 포함하여 대략적으로 장방형을 이룬다.

도 3b를 참조하면, 단위 파이프 조립체(15)는 트랜스퍼 덕트(10)의 만곡부(11)의 곡률과 대응하도록 일정 곡률을 가지도록 벤딩됨과 아울러서, 일정 비틀림 각도를 가지도록 가공되어 제공된다.

단위 파이프 조립체(15)의 비틀림 각도는 적용될 트랜스퍼 덕트의 원주 방향을 따르는 부분에 따라 서로 다르게 가공되어 제공된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 세장부재 (단위 파이프 조립체, 15)의 벤딩 장치를 도시한 사시도이다.

이하에서 단위 파이프 조립체(15)가 이송되는 방향을 X축, 그와 직교하는 방향을 Y축, X-Y 평면에 대하여 직교하는 방향을 Z축이라 한다.

도 4를 참조하면, 벤딩 장치(100)는 가동성 벤딩 공구(110), 카운터 공구(130), 가동성 벤딩 공구(110) 및 카운터 공구(130)의 사이로 단위 파이프 조립체(15)를 길이 방향으로 미끄러지게 이송시키기 위한 복수의 슬라이더(150), 및 가동성 벤딩 공구(110)를 이동시키는 구동장치(160)를 포함할 수 있다.

가동성 벤딩 공구(110)는 단위 파이프 조립체(15)가 전방으로 이동되는 동안 단위 파이프 조립체(15)가 벤딩되지 않는 비 가공위치로부터 단위 파이프 조립체(15)를 원하는 벤딩 형태로 가공하는 가공위치로 이동하도록 구성될 수 있다.

가동성 벤딩 공구(110)는 Z축과 평행하며, 구동 장치(160))를 통하여 상기 XY평면에서 이동 가능한 가동축(111a, 112a)을 가지는 적어도 하나의 벤딩 롤러(111, 112)를 포함할 수 있다. 가동축(111a, 112a)은 벤딩 롤러(111,112)를 회전가능하게 지지하여 단위 파이프 조립체(15)가 벤딩 롤러(111,112)의 원주면과 접촉되어 그 길이 방향을 따라 이송 가능하게 지지한다.

카운터 공구(130)는 벤딩 롤러(111,112)와 마주하며 상기 Z축과 평행한 고정축(131a)에 의해 회전 가능하게 지지되는 적어도 하나의 다이 롤러(131)를 포함할 수 있다.

이와 같이 구성된 벤딩 롤러(111,112) 및 다이 롤러(131)를 통하여 단위 파이프 조립체(15)는 트랜스퍼 덕트(10)의 만곡부(11)와 대응되는 곡률 반경으로 벤딩될 수 있다.

벤딩 롤러(111,112) 및 다이 롤러(131)의 원주면에는 단위 파이프 조립체(15)의 외부 윤곽(도 3a의 장변(S1)측 형상)과 대응하도록 대략 두 개의 오목부를 갖는 홈(111b, 112b)이 형성될 수 있다.

또한, 벤딩 롤러(111,112)의 원주면은 가동축(111a 112a)에 대하여 일정 각도를 가지도록 경사지게 형성되고, 다이 롤러(131)의 원주면은 벤딩 롤러(111,112)의 원주면과 대응되게 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같은 구성을 통하여 단위 파이프 조립체(15)는 일정 곡률로 벤딩되고, 일정 각도의 비틀림을 갖도록 벤딩되는 것이 동시에 수행된다.

벤딩 롤러(111,112) 및 다이 롤러(131)의 원주면의 경사각(а°)은 트랜스퍼 덕트(10)의 원주 방향을 따르는 부분에 따라 요구되는 비틀림 각도에 대응하여 다양하게 제작되어, 요구되는 가공 조건에 따라 변경 채용될 수 있다.

본 발명은 이와 같이 일정 곡률 및 비틀림의 2가지의 벤딩 형태를 요구하는 단위 파이프 조립체(15)를 한 번의 공정을 통해 수행하여 작업공수 축소 및 벤딩품의 정확한 치수 확보가 가능토록 개선된 벤딩 공정이 제공된다.

도 5a는 본 발명의 일 실시 예를 따른 세장부재 벤딩장치의 구성을 도시한 평면도이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시 예를 따른 세장부재 벤딩장치의 동작 상태를 나타내는 도면이다.

도 5a를 참조하면, 세장부재인 단위 파이프 조립체(15)가 추진장치(미도시)를 통하여 전방으로 추진되어 벤딩 롤러(111,112) 및 다이 롤러(131)의 사이로 추진된다. 여기서, 벤딩 롤러(111,112)는 비가공 위치로 배치되어 벤딩 롤러(111,112)의 중심 및 다이 롤러(131)의 중심 사이는 Y축 방향을 따라 소정 거리(D1)를 이룬다.

이러한 상태에서는 단위 파이프 조립체(15)는 벤딩 롤러(111, 112) 및 다이 롤러(131)의 원주면을 따라 접촉되면서 전방으로 슬라이딩되며, 단위 파이프 조립체(15)의 변형은 이루어지지 않는다.

도 5b를 참조하면, 단위 파이프 조립체(15)가 일정 거리만큼 전방으로 전진하면 구동장치(160)가 구동되어 벤딩롤러(111,112)가 XY평면에서 화살표 A를 따라 직선 이동된다.

그 결과, 벤딩롤러(111,112) 및 다이 롤러(131)의 중심간의 거리는 D2를 가진다. 거리 D2는 거리 D1에 비하여 짧게되고, 단위 파이프 조립체(111,112)는 일정 곡률로 벤딩된다.

도 6은 도 5b의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따른 단면도이다.

도 6을 참조하면, XY평면과 직교하는 Z축에 대하여 단위 파이프 조립체(15)의 장변축(L)이 일정 각도(α°)로 기울어진 상태로 가압되어 이송되도록 벤딩 롤러(111)의 원주면은 기울어지게 형성되고, 다이 롤러(131)의 원주면은 벤딩 롤러(111)의 원주면과 대응하게 기울어지게 형성되고, 그 기울어진 원주면상에 홈(112b, 131b)이 형성된다.

단위 파이프 조립체(15)의 장변측 표면, 즉 한 쌍의 파이프가 나란하게 배치된 단위 파이프 조립체(15)의 외부 윤곽이 홈(111a, 131a)에 접촉되어 기울어진 상태로 이송가능하게 지지된다.

이와 같이 기울어진 상태에서 벤딩 롤러(111,112)가 XY평면에서 대략 다이 롤러(131)와 근접되는 방향(화살표 A방향)으로 이동되면 단위 파이프 조립체(15)는 일정의 비틀림 각도 및 일정 곡률을 가지며 벤딩 처리된다.

그 결과, 단위 파이프 조립체(15)를 일정 곡률로 벤딩하는 것과 기울어진 상태로 비틀림 가공하는 것이 동시에 이루어진다.

도 6에서 벤딩 롤러(112)가 그 원주면이 상향 경사지게 형성되어 대략 사다리꼴을 이루고, 다이 롤러(113)가 벤딩 롤러(112)에 대응하여 역사다리꼴을 이루는 것이 도시된다.

벤딩 롤러(112) 및 다이 롤러(113)의 형상은 그 반대가 될 수 있으며, 원주면의 경사각도 다양하게 형성될 수 있다. 이러한 구성을 통하여 트랜스퍼 덕트(10)의 원주 방향을 따라 비틀림 각도가 다르게 적용되는 단위 파이프 조립체(15)에 따라 벤딩 롤러(112) 및 다이 롤러(113)를 변경하여 채용하여 벤딩할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예를 따른 트랜스퍼 덕트의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 덕트 제조 방법은 단위 파이프 조립체 형성 단계(S10), 단위 파이프 조립체 추진 단계(S30), 단위 파이프 조립체 벤딩 단계(S50), 및 단위 파이프 조립체를 연결하여 만곡부를 갖는 실린더형 덕트를 형성하는 단계(S70)를 포함한다.

도 3a 및 도 7을 참조하면, 단위 파이프 조립체 형성 단계(S10)는 길이 방향을 따라 핀(13)이 마련된 두 개의 파이프(12)를 준비하고, 파이프(12)를 길이 방향을 따라 나란하게 배치한 후 핀(13) 사이를 자동 용접, 예컨대 플라즈마 용접 방식에 의해 연결하는 것을 포함한다.

도 4 및 도 7을 참조하면, 단위 파이프 조립체 추진 단계(S30)는 추진장치(미도시)를 통하여 단위 파이프 조립체(15)를 가동성 벤딩 공구(110)와 가동성 벤딩 공구(110)의 맞은편에 고정적으로 배치된 카운터 공구(130) 사이로 추진하는 것을 포함한다. 여기서, 단위 파이프 조립체(15)는 슬라이더(150)와 접촉되어 미끄러지면서 그 길이 방향을 따라 전방으로 이동한다.

도 5a, 도 5b 및 도 7을 참조하면, 단위 파이프 조립체 벤딩 단계(S50)는 단위 파이프 조립체(15)가 전방으로 이동되는 동안 가동성 벤딩 공구(110)인 벤딩 롤러(111, 112)가 상기 단위 파이프 조립체(15)가 벤딩되지 않는 위치(도 5a의 상태)로부터 상기 단위 파이프 조립체가 원하는 벤딩 형태로 가공되는 가공위치로 상기 가동성 벤딩 공구가 이동(도 5b의 상태)되어 단위 파이프 조립체(5)가 원하는 곡률 반경으로 벤딩된다.

즉, 벤딩 롤러(111,112)의 지지축(111,112)이 단위 파이프 조립체(15)의 길이 방향축(X)과 길이 방향축(X)과 직교하는 Y축에 의해 형성된 XY평면상에서 화살표 A방향으로 이동된다. 이때, 카운터 공구(130)를 구성하는 다이 롤러(131)는 일정 위치에서 고정됨에 따라 단위 파이프 조립체(15)는 벤딩 롤러(111,112) 및 다이 롤러(131)의 원주면을 타고 슬라이딩 되면서 일정 곡률로 벤딩된다.

도 6을 참조하면, 가동성 벤딩 공구(110)를 구성하는 벤딩 롤러(111, 112)의 원주면 및 카운터 공구(130)를 이루는 다이 롤러(131)의 원주면이 경사지게 형성되고, 그 경사면에 단위 파이프 조립체(15)의 장변측 표면의 형상과 대응하는 홈(111b,112b,131b)이 각각 형성된다. 그 결과 단위 파이프 조립체(15)는 단위 파이프 조립체(15)의 장변축(L)이 XY평면과 직교하는 Z축에 대하여 일정 각도(α°)로 경사진 상태로 전방으로 이송되면서 벤딩 롤러(111,112)에 의해 대략 Y축 방향으로 가압된다.

따라서, 단위 파이프 조립체(15)는 일정 곡률로 만곡되게 벤딩되는 것과 그 횡단면의 장변축이 상기 X축 및 상기 X축과 직교하는 Y축에 의해 형성된 XY평면에 대하여 직교하는 Z축에 대하여 일정각도를 기울어진 상태로 벤딩되는 것이 동시에 수행된다.

이와 같이 단위 파이프 조립체(15)는 일정 곡률로 만곡되는 것과, 틸트된 상태로 가공되는 것이 동시에 이루어져 공정수가 단축되고, 단위 파이프 조립체(15)의 치수를 정확하게 확보할 수 있게 된다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 덕트 형성 단계(S70)는 일정 곡률로 구부러짐과 동시에 그 횡단면의 장변축(L)이 기울어진 상태로 벤딩된 단위 파이프 조립체(15)를 길이 방향을 따라 연결하여 만곡부(11)를 갖는 실린더형 덕트(10)를 형성하는 것을 포함한다.

실린더형 덕트(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 원형의 형태로 단위 파이프 조립체(15)를 배치하면서 단위 파이프 조립체(15)의 길이 방향 측으로 서로 이웃하게 배치하여 연결하는 것에 의해 완성된다. 따라서, 단위 파이프 조립체(15)의 기울어짐 각도는 덕트(10)를 이루는 위치에 따라 변경 적용됨이 바람직하다.

이를 위하여, 원주면의 경사 각도가 다르게 설정된 또 다른 벤딩 롤러 및 다이 롤러를 가변 적용할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 따른 세장부재 벤딩 장치의 구성을 도시한 평면도이다.

도 8을 참조하면, 세장부재 (단일 파이프 조립체) 벤딩 장치(200)는 가동성 벤딩 공구(210) 및 카운터 공구(230)를 포함한다.

가동성 벤딩 공구(210)는 세장부재(15)과 접촉되어 자전 됨과 동시에 그 지지축(211a)이 XY평면 상에서 일정 각도(β°)로 회전 가능케 배치되는 벤딩 롤러(210)를 포함할 수 있으며, 카운터 공구(230)는 벤딩 롤러(210)의 맞은편 쪽에 고정적으로 배치되어 세장부재(15)를 그 외주면에서 미끄러짐 가능케 지지하는 다이 롤러(231)를 포함할 수 있다.

세장부재 벤딩 장치(200)는 세장부재(15)를 그 길이 방향축(X)과 직교하는 Y축 방향으로 가압하여 지지하는 접촉 롤러(240)를 더 포함할 수 있다.

벤딩 롤러(210), 다이 롤러(230) 및 접촉 롤러(240)의 원주면은 경사지게 형성되어 세장부재이 틸팅된 상태로 일정 곡률 반경을 가지며 벤딩되도록 구성된다. 이러한 구조는 도 6과 실질적으로 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이 본 발명을 따르는 벤딩 장치는 세장부재를 일정 곡률 반경을 가짐과 동시에 틸트된 상태로 벤딩할 수 있는 모든 형태의 가동성 벤딩 공구 및 카운터 공구를 포함할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10: 트랜스퍼 덕트 11: 만곡부
15 : 세장부재(단위파이프조립체) 100: 벤딩장치
110,210: 가동성 벤딩 공구 111,112,211: 벤딩 롤러
111a,112a: 가동축 111b, 112b: 홈
130,230 : 카운터 공구 131,231: 다이 롤러
131a: 고정축 131b: 홈
160 : 구동장치 240: 접촉 롤러

Claims (25)

1. 단면적에 비하여 길이가 긴 부재(세장부재)를 벤딩하는 벤딩 장치에 있어서,
   상기 세장 부재가 이동되는 동안 일정 위치로 이동하여 상기 세장 부재를 일정 곡률을 가지도록 가압하는 가동성 벤딩 공구; 및
   상기 가동성 벤딩 공구의 맞은편 쪽에 고정적으로 배치되어 상기 세장부재를 지지하는 카운터 공구
   를 포함하며,
   상기 가동성 벤딩 공구는 상기 세장 부재를 일정의 비틀림 각도로 가공하도록 상기 세장부재의 길이 방향측 표면과 슬라이딩 가능케 접촉되는 벤딩 경사면을 포함하고,
   상기 카운터 공구는 상기 벤딩 경사면과 대응된 카운터 경사면을 포함하는 세장부재 벤딩 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가동성 벤딩 공구는 구동 장치를 통하여 이동 가능한 가동축에 의해 지지되는 적어도 하나의 벤딩 롤러를 포함하는 세장부재 벤딩 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 카운터 공구는 상기 벤딩 롤러와 마주하며 일정 위치로 고정된 고정축에 의해 회전가능케 지지되는 적어도 하나의 다이 롤러를 포함하는 세장부재 벤딩 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 벤딩 경사면은 상기 벤딩 롤러의 외주를 따라 상기 가동축에 대하여 일정 각도로 하향 또는 상향 경사지게 형성되고,
   상기 카운터 경사면은 상기 다이 롤러의 외주를 따라 상기 가동 경사면과 대응되게 경사지게 형성된 세장 부재 벤딩 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 벤딩 경사면 및 상기 카운터 경사면에는 상기 세장부재의 외부 윤곽에 대응하는 홈이 형성된 세장부재 벤딩 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 가동성 벤딩 공구는 일정 간격을 두고 배치된 두개의 벤딩 롤러를 포함하고,
   상기 카운터 공구는 상기 두개의 벤딩 롤러와 마주하며 상기 두개의 벤딩 롤러 사이에 배치된 하나의 다이 롤러를 포함하고,
   상기 벤딩 롤러는 상기 벤딩 롤러의 중심 및 상기 벤딩 롤러의 중심과의 거리가 좁아지게 직선 이동하도록 구성된 세장 부재 벤딩장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 가동성 벤딩 공구는 상기 가동축이 일정 각도로 회전 이동 가능케 배치된 벤딩롤러를 포함하고,
   상기 카운터 공구는 벤딩 롤러의 맞은편 쪽에 고정적으로 배치된 다이롤러를 포함하고,
   벤딩 롤러의 일측에 고정적으로 배치되어 상기 세장 부재를 지지하는 접촉 롤러를 더 포함하는 세장 부재 벤딩 장치.
8. 제1항에 있어서,
   서로 다른 벤딩 경사면 및 카운터 경사면을 가지는 복수의 가동성 벤딩 공구 및 카운터 공구가 구비되어 상기 세장부재가 요구하는 상기 비틀림 각도에 따라 변경 채용되도록 구성된 세장부재 벤딩 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 세장 부재는 파이프 또는 바아를 포함하는 세장부재 벤딩 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 세장부재는 핀을 매개로 길이 방향을 따라 연결된 한 쌍의 파이프를 포함하는 세장부재 벤딩 장치.
11. 단면적에 비하여 길이가 긴 부재(세장부재)를 벤딩하는 벤딩 방법에 있어서,
    상기 세장 부재는 가동성 벤딩 공구 및 카운터 공구 사이를 통과하는 동안 상기 가동성 벤딩 공구를 일정 위치로 이동시켜 상기 세장부재가 일정 곡률로 가압됨과 동시에 상기 가동성 벤딩 공구 및 상기 카운터 공구에 마련된 경사면에 상기 세장 부재의 표면이 접촉되어 일정의 비틀림 각도를 가지도록 벤딩되는 세장부재의 벤딩 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 가동성 벤딩 공구는 상기 일정 위치로 이동 가능한 가동축에 회전 가능하게 지지되며 그 외주가 상기 가동축에 대하여 상기 세장 부재의 비틀림 각도로 기울어지게 형성된 적어도 하나의 벤딩 롤러를 포함하고,
    상기 카운터 공구는 상기 일정 위치에 고정적으로 배치되는 고정축에 의해 회전가능하게 지지되고, 그 외주가 상기 고정축에 대하여 상기 벤딩 롤러의 외주면과 대응되게 경사지게 형성된 적어도 하나의 다이 롤러를 포함하는 세장부재의 벤딩 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 벤딩 롤러의 외주면은 상기 고정축에 대하여 상향 또는 하향 경사지게 형성하고,
    상기 다이 롤러는 상기 벤딩 롤러의 외주면과 대응되게 경사지게 형성하는 세장부재의 벤딩 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러의 외주면에는 상기 세장 부재의 외부 윤곽과 대응하는 홈을 형성하는 세장 부재의 벤딩 방법.
15. 제11항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세장 부재는 파이프, 바아, 또는 핀을 매개로 연결된 한 쌍의 파이프를 포함하는 세장 부재의 벤딩 방법.
16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동성 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러는 상기 세장부재의 상기 비틀림 각도에 따라 상기 외주면의 경사각이 다양하게 제공되어 상기 세장 부재의 요구되는 비틀림 각도에 따라 상기 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러가 변경 채용되는 세장 부재의 벤딩 방법.
17. 한 쌍의 파이프를 핀을 매개로 길이 방향을 따라 연결하여 단위 파이프 조립체를 형성하는 단계;
    상기 단위 파이프 조립체를 가동성 벤딩 공구 및 카운터 공구 사이로 추진하는 단계;
    상기 가동성 벤딩 공구를 일정 위치로 이동시켜 상기 단위 파이프 조립체를 일정 곡률로 가압함과 동시에 상기 가동성 공구 및 상기 카운터 공구에 마련된 경사면에 의해 상기 단위 파이프 조립체의 표면이 접촉되어 상기 단위 파이프 조립체를 일정의 비틀림 각도를 가지도록 벤딩하는 단계; 및
    상기 벤딩 단계에서 벤딩된 상기 단위 파이프 조립체를 연결하여 만곡부를 갖는 실린더형 덕트를 형성하는 단계
    를 포함하는 트랜스퍼 덕트 제조방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 가동성 벤딩 공구는 상기 일정 위치로 이동 가능한 가동축에 회전 가능하게 지지되며 그 외주가 상향 또는 하향으로 기울어지게 형성된 적어도 하나의 벤딩 롤러를 포함하고,
    상기 카운터 공구는 상기 일정 위치에 고정적으로 배치되는 고정축에 의해 회전가능하게 지지되고, 그 외주가 상기 고정축에 대하여 상기 벤딩 롤러의 외주면과 대응되게 경사지게 형성된 적어도 하나의 다이 롤러를 포함하며,
    상기 벤딩 롤러를 일정 위치로 이동시켜 상기 단위 파이프 조립체를 일정 곡률 및 일정 비틀림 각도로 벤딩하는 트랜스퍼 덕트 제조 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 벤딩 롤러의 외주면은 상기 가동축에 대하여 상향 또는 하향 경사지게 형성하고,
    상기 다이 롤러는 상기 벤딩 롤러의 외주면과 대응되게 경사지게 형성하는 트랜스퍼 덕트의 제조 방법.
20. 제18항에 있어서,
    상기 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러의 외주면에는 상기 단위 파이프 조립체의 외부 윤곽과 대응하는 홈이 형성되는 트랜스퍼 덕트의 제조 방법.
21. 제17항에 있어서,
    상기 가동성 벤딩 공구 및 상기 카운터 공구는 상기 단위 파이프 조립체의 상기 비틀림 각도에 따라 경사 각도가 다른 벤딩 경사면 및 카운터 경사면을 갖도록 다양하게 제공되고,
    상기 단위 파이프 조립체의 비틀림 각도에 따라 상기 벤딩 롤러 및 상기 다이 롤러가 변경 채용되는 트랜스퍼 덕트의 제조 방법.
22. 제17항에 있어서,
    상기 파이프는 자동 용접에 의해 결합되어 상기 단위 파이프 조립체를 이루는 트랜스퍼 덕트의 제조 방법.
23. 제22항에 있어서,
    상기 자동 용접은 플라즈마 용접 방식에 의하는 트랜스퍼 덕트의 제조 방법.
24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더형 덕트의 내부에는 고온의 유체가 통과하는 트랜스퍼 덕트의 제조 방법.
25. 제24항에 있어서,
    상기 파이프의 내부에는 상기 고온의 유체를 냉각시키는 냉각제가 관류하는 트랜스퍼 덕트의 제조 방법.

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